CN118082916A - 一种适用于轨道交通的信号电路及信号机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及轨道交通信号系统技术领域，特别涉及一种适用于轨道交通的信号电路及信号机，所述信号电路包括：第一继电器、第二继电器、驱动单元及发光单元；所述第一继电器、第二继电器及驱动单元依次首尾相连，所述发光单元与所述驱动单元相连。本申请针对假负载R的发热问题，由于本电路中假负载R是通过室外继电器的接点接入电路中的，可以将假负载R引出，放置于信号机旁边的接线箱中，避免其发热的影响，同时也不会降低整个电路的安全性。本方案中，当LED故障时，流过室外继电器的电流减小，室外继电器接点落下，导致假负载R从电路中脱离，无论假负载R如何变化，室内继电器都可以检测到异常，解决了假负载R减少导致的安全性问题。

Description

一种适用于轨道交通的信号电路及信号机

技术领域

本申请涉及轨道交通信号系统技术领域，特别涉及一种适用于轨道交通的信号电路及信号机。

背景技术

轨道交通行业涉及载客运输，需对人员安全进行负责，功能失效可能导致危险事故发生，因此对安全影响大、失效危害大的功能存在安全等级要求，安全等级越高要求越严格。功能安全要求功能实现符合故障-安全原则，故障发生后应导向安全侧，即错误发生后，必须有措施保证错误被识别并且及时进行处理，处理措施为仅有安全侧输出。安全设备一般指符合功能安全要求的设备。要实现功能安全，一般依靠检测、组合等复杂设计实现。

轨道交通信号系统中，在轨旁通过信号机的显示来传递行车许可命令，信号显示的正确性对行车安全和乘客生命安全至关重要。

在轨道交通信号系统多年的发展历史中，普遍釆用的都是灯丝式白炽灯，一是由于白炽灯出现的早，二是由于白炽灯的结构简单，故障模式单一，在发生故障时(灯丝断丝)，容易检测到故障并导向安全，符合铁路信号的故障-安全要求。但白炽灯在使用过程中有一个最大的问题，寿命短，通常只有不到5000小时的寿命，虽然实际通过使用主副灯丝等技术来延长使用寿命，但由于副灯丝也存在自然老化，因此维修间隔的提升并不明显。

白炽灯控制电路如图1所示，其中开灯灭灯控制单元根据外部条件输出控制信号灯点亮或熄灭的信号，继电器线圈串接入控制电路，可根据采集继电器接点状态监测信号机模块的点亮或熄灭状态，灯丝转换继电电路负责主、副灯丝切换，当主灯丝故障时切换为副灯丝工作，主灯丝、副灯丝为两个相同白炽灯，用于显示。当需要点灯时，开灯灭灯控制单元控制电路导通，输出驱动电压，正常情况下，主灯丝点亮，继电器线圈通电接点吸起，当主灯丝故障时，由灯丝转换电路切换副灯丝点亮，继电器接点—样吸起，当双丝均故障时，由于没有电流流过继电器线圈，继电器接点落下。

随着LED技术的发展，以LED作为发光元件的信号灯在铁路上逐渐推广开来，与白炽灯相比，LED最大的优点在于其寿命长，可以使信号机长期可靠工作，避免白炽灯频繁更换的问题。由于信号系统对安全要求极高，将白炽灯更换为LED后，要求其控制电路保持不变，以免影响安全性，为了兼容既有的信号机控制电路，LED信号机往往会并联一个电阻，来保持其对控制端电流的不变化，原因如下：

铁路信号灯现用的白炽灯功耗为30W，如果也釆用30W的LED，其发光亮度就远远超出铁路信号灯标准规定的发光亮度上限，因此只能釆用与白炽灯发光亮度相同的LED。但是由于LED的光转化效率远高于白炽灯，经理论计算和实验可知，同样发光亮度的LED只需要6W就等同于30W的白炽灯。假如能够釆用6W的LED直接代替30W的白炽灯而没有其它问题的话，就会在增加信号灯寿命的同时，也节约能耗，两全其美。然而在信号机控制电路中，信号灯的电流不仅用于发光，还有一个重要作用是在保持用于检测灯丝断丝的灯丝继电器的正常工作，如果单纯降低电流，会影响继电器工作。因此必须增加额外的负载(假负载)，以消耗掉多余的电流。为了消除感应电压影响，假负载需贴近LED单元安装，假负载R的功率通常在20W左右，全部转换为热量，会使点灯单元及装置箱内温度显著升高，LED及其驱动电路在温度升高的情况下，系统整体的可靠性会降低。

发明内容

本申请旨在至少一定程度上解决上述技术中的技术问题之一，为此提出了一种适用于轨道交通的信号电路，包括：

第一继电器、第二继电器、驱动单元及发光单元；

所述第一继电器、第二继电器及驱动单元依次首尾相连，所述发光单元与所述驱动单元相连。

优选的，所述第一继电器位于室内；所述第二继电器、所述驱动单元及所述发光单元位于室外。

优选的，所述发光单元为LED发光单元，所述驱动单元包括LED驱动电路。

优选的，所述信号电路还包括假负载，所述假负载在第二继电器吸起时与所述LED驱动电路并联。

优选的，所述假负载的第一端连接于所述第二继电器前接点；所述假负载的第二端连接于为所述LED驱动电路供电的供电电缆的回线。

优选的，所述假负载放置于信号机的接线箱中。

优选的，所述信号机系统中各部件的选型满足以下条件：

所述第二继电器落下时，所述假负载所在支路断路；

所述第二继电器吸合时，所述假负载所在支路导通；

所述LED单元不工作时，所述第二继电器处于落下状态；

所述LED单元正常工作时，所述第二继电器处于吸合状态。

优选的，所述信号机系统中各部件的选型还满足以下条件：所述LED单元正常工作时，所述第一继电器处于吸合状态；否则，所述第一继电器处于落下状态。

优选的，所述第一继电器还与报警模块连接，所述报警模块，用于在所述第一继电器处于落下状态时，生成并发出报警信号。

本申请还提出一种适用于轨道交通的信号机，所述信号机中设有上述的信号电路。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请使用LED信号灯代替白炽灯灯丝，与白炽灯相比，LED最大的优点在于其寿命长，可以使信号机长期可靠工作。针对假负载R的发热问题，由于本电路中假负载R是通过室外继电器的接点接入电路中的，可以将假负载R引出，放置于信号机旁边的接线箱中，避免其发热的影响，同时也不会降低整个电路的安全性。本方案中，当LED故障时，流过室外继电器的电流减小，室外继电器接点落下，导致假负载R从电路中脱离，无论假负载R如何变化，室内继电器都可以检测到异常，解决了假负载R减少导致的安全性问题。本方案保持原室内控制电路不变化；室外继电器采用既有灯丝转换继电器，仅需改变连接方式；不需要使用高成本的安全LED，仅使用普通LED单元替代灯丝。解决了既有方案的成本问题。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1为传统白炽灯信号机电路的示意图；

图2为LED信号灯信号机电路的示意图；

图3为本申请给出的信号机电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请进行说明，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请给出一种适用于轨道交通的信号电路，该系统包括：第一继电器、第二继电器、驱动单元及发光单元；其中，第一继电器、第二继电器及驱动单元依次首尾相连，发光单元与驱动单元相连。在一些实施例中，第一继电器位于室内；第二继电器、驱动单元及发光单元位于室外。发光单元为LED发光单元，驱动单元包括LED驱动电路，系统还包括假负载，假负载与LED驱动电路并联。

根据本申请的一些实施例，假负载的第一端连接于开关单元与LED驱动电路之间；假负载的第二端连接于第二继电器的输出端，假负载引出放置于信号机的接线箱中。

根据本申请的一些实施例，信号机系统中各部件的选型满足以下条件：第二继电器落下时，假负载所在支路断路，即假负载不被接入系统；第二继电器吸合时，假负载所在支路导通，假负载接入系统；LED单元不工作时，第二继电器处于落下状态；LED单元正常工作时，第二继电器处于吸合状态，信号机系统中各部件的选型还满足以下条件：LED单元处于正常工作状态且假负载处于正常工作状态时，第一继电器处于吸合状态；否则，第一继电器处于落下状态。

图3为本申请实施例给出的信号机系统，包括：室内电路、传输电缆及室外线路，其中室内线路包括：开灯灭灯控制模块、室内继电器DJ，信号机模块包括：第二继电器室外DJ、LED驱动电路、LED单元及假负载R。本实施例给出的信号机系统室内电路与传统信号机电路保持不变：(1)开灯灭灯控制单元不需变化，作用是根据外部条件输出控制信号灯点亮或熄灭的信号；(2)继电器不需变化，继电器线圈串接入控制电路，可根据采集继电器接点状态监测信号机模块的点亮或熄灭状态。信号机模块部分与传统信号机电路相比：1)使用LED驱动电路和LED单元，代替原主、副灯丝；2)使用原有灯丝转换继电器，通过改变连接方法，将其变为室外灯丝继电器“室外继电器”，室外继电器的可靠吸起电流与LED工作电流相匹配，室外继电器线圈串接入控制电路，接点与假负载连接，室外灯丝继电器吸起时，将假负载R并联入电路中，详见下表表1。

表1

	灯丝转换继电器	室外继电器
			作用	实现主副灯丝转换	检测LED正常工作电流
工作电流	较大，1.5A	较小，0.5A
			节点用途	分别接入主副灯丝	接入和断开假负载R

图3给出的信号机系统的工作原理为：初始时室外继电器处于落下状态，当需要点灯时，控制电路导通，输出驱动电压，随后当LED工作正常时，LED的工作电流使室外继电器吸起，室外继电器吸起因此接点导通、将假负载R并入电流，此时整个回路的工作电流与图2的工作电流类似，可以达到保持LED电流不过高、同时总线路电流满足室内继电器检测要求的目的。当LED故障时，室外继电器落下，假负载也从电路中脱开，室内继电器落下。

与传统的信号机系统相比，本申请解决了以下问题：

1、寿命问题：方案使用LED信号灯代替白炽灯灯丝，LED最大的优点在于其寿命长，可以使信号机长期可靠工作。

2、可靠性问题：针对假负载R的发热问题，由于本电路中假负载R是通过室外继电器的接点接入电路中的，因此，可以将假负载R引出，放置于信号机旁边的接线箱中，避免其发热的影响，同时也不会降低整个电路的安全性。

3、安全性问题：图2中，如果假负载R阻值减小，流过整个电路的电流会增加，如果LED损坏，流过整个电路的电流会减少；当假负载R阻值减小和LED损坏同时发生时，可能会导致整个电路的电流与正常值相同，因此室内继电器无法发现LED故障。本方案中，当LED故障时，流过室外继电器的电流减小，室外继电器接点落下，导致假负载R从电路中脱离，无论假负载R如何变化，室内继电器都可以检测到异常，解决了图2中R减少导致的安全性问题。

4、成本问题：本方案保持原室内控制电路不变化；室外继电器采用既有灯丝转换继电器，仅需改变连接方式；不需要使用高成本的安全LED，仅使用普通LED单元替代灯丝，降低了成本。

可以理解的是，本领域的技术人员可以对本申请公开的技术方案进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种适用于轨道交通的信号电路，其特征在于，包括：

第一继电器、第二继电器、驱动单元及发光单元；

所述第一继电器、第二继电器及驱动单元依次首尾相连，所述发光单元与所述驱动单元相连。

2.如权利要求1所述适用于轨道交通的信号电路，其特征在于，所述第一继电器位于室内；所述第二继电器、所述驱动单元及所述发光单元位于室外。

3.如权利要求1所述适用于轨道交通的信号电路，其特征在于，所述发光单元为LED发光单元，所述驱动单元包括LED驱动电路。

4.如权利要求3所述适用于轨道交通的信号电路，其特征在于，所述信号电路还包括假负载，所述假负载在第二继电器吸起时与所述LED驱动电路并联。

5.如权利要求4所述适用于轨道交通的信号电路，其特征在于，所述假负载的第一端连接于所述第二继电器前接点；所述假负载的第二端连接于为所述LED驱动电路供电的供电电缆的回线。

6.如权利要求4或5任意一项所述适用于轨道交通的信号电路，其特征在于，所述假负载放置于信号机的接线箱中。

7.如权利要求5所述适用于轨道交通的信号电路，其特征在于，所述信号机系统中各部件的选型满足以下条件：

所述第二继电器落下时，所述假负载所在支路断路；

所述第二继电器吸合时，所述假负载所在支路导通；

所述LED单元不工作时，所述第二继电器处于落下状态；

所述LED单元正常工作时，所述第二继电器处于吸合状态。

8.如权利要求7所述适用于轨道交通的信号电路，其特征在于，所述信号机系统中各部件的选型还满足以下条件：所述LED单元正常工作时，所述第一继电器处于吸合状态；否则，所述第一继电器处于落下状态。

9.如权利要求8所述适用于轨道交通的信号电路，其特征在于，所述第一继电器还与报警模块连接，所述报警模块，用于在所述第一继电器处于落下状态时，生成并发出报警信号。

10.一种适用于轨道交通的信号机，其特征在于，所述信号机中设有权利要求1-9任意一项所述的信号电路。